オートファジーによる核と小胞体の分解の分子基盤と生理機能の解明

阐明自噬降解核和内质网的分子基础和生理功能

基本信息

批准号：
17J30015
负责人：
持田啓佑
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J30015/
关键词：
オートファジー核小胞体出芽酵母

项目摘要

これまでの研究により、レセプタータンパク質Atg39およびAtg40が、それぞれ核と小胞体の選択的オートファジー（ヌクレオファジーおよびERファジー）を媒介することを明らかにした。本年度は、ERファジーで分解される小胞体領域の膜変形機構について引き続き取り組んだ。Atg40が多量体化することで小胞体膜の一部が折りたたまれること、これにより小胞体膜を局所的に濃縮し、オートファゴソームに積み込む役割を果たしていることが示唆された。また本年度はAtg39を介したヌクレオファジーの分子機構についても解析を進めた。Atg39は核外膜上に存在する一回膜貫通タンパク質である。まずAtg39の核膜内腔領域が自身の核膜への繋留に必須であることを示した。さらにAtg39の核膜内腔領域が脂質結合能を持つこと、この領域が核内膜に挿入されていることを、試験管内でのリポソームとの結合実験や免疫電子顕微鏡解析により示した。すなわち、Atg39は核外膜を貫通し、その内腔領域が核内膜に挿入されることで核外膜上に繋留されていることが明らかになった。核膜内腔にある脂質結合ドメインは特に膜曲率の高い膜領域を好み、またこの領域はヌクレオファジーの進行に必要であった。ヌクレオファジーでは細胞核の一部が二重膜小胞として出芽し、オートファゴソームに隔離される。Atg39は、脂質結合ドメインを介して核内膜の局所的な湾曲を感知し、出芽途中の核膜領域へと集積していることが示唆された。

先前的研究表明，受体蛋白ATG39和ATG40分别介导了细胞核和内质网的选择性自噬（核噬菌和ER Phagy）。今年，我们继续研究内质网状区域的膜变形机制，该机制被ER模糊降解。有人提出，ATG40的多聚化导致部分内质网膜折叠，该膜在局部富集内质网膜并将其加载到自噬体中发挥作用。今年，我们还通过ATG39分析了亲核的分子机制。 ATG39是一种位于核外膜上的单膜蛋白。首先，我们证明了ATG39的核腔区域对于保留其自身核膜至关重要。此外，ATG39的核腔区具有脂质结合能力，并且通过在体外和免疫电子显微镜分析的结合实验中证明了该区域被插入内膜。换句话说，已经揭示了ATG39穿透了核外膜，并将其管腔区域插入内部核膜，从而导致其束缚在核外膜上。核管腔中的脂质结合结构域特别喜欢具有高膜曲率的膜区域，并且该区域是亲核能进展所必需的。在亲核的一部分中，一部分细胞核作为双层囊泡和自噬体中的分离株。有人提出，ATG39通过脂质结合结构域感觉到内托层的局部曲率，并在萌芽过程中积累在核膜区域。